CN113115642B - 一种高效玉米碎芯脱粒装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效玉米碎芯脱粒装置，属于农业机械技术领域。该装置包括分别位于机架上部的碎芯机构和下部的脱粒机构；脱粒机构包括脱粒滚筒及凹板筛以及清选风机及导料板，脱粒滚筒通过轴向间隔的辐板支撑周向间隔分布的副轴，副轴上套有间断的脱粒簧，相邻脱粒簧之间装有活套在副轴上的脱粒钉齿。碎芯机构的前伸左、右铰装板和后伸左、右铰装板的铰接处分别与同步啮合齿轮固连，且悬臂端与相应的拉簧连接；各铰装板支撑主动轴通过万向节传动的鞍形辊。本发明集碎芯与脱粒于一体，在玉米脱粒前进行高效碎芯处理，与碎芯之后的脱粒机构共同有效降低玉米籽粒脱粒损伤，为解决高湿玉米低损伤脱粒提供了切实可行的技术途径。

Description

一种高效玉米碎芯脱粒装置

技术领域

本发明涉及一种玉米脱粒装置，尤其是一种低损伤的高效玉米碎芯脱粒装置，属于农业机械技术领域。

背景技术

玉米有食用、饲用、工业加工用及食用油用等多种用途，种植广泛，但目前，由于茬口紧张，玉米收获期果穗含水率高，导致国内绝大多数玉米采用摘穗、剥皮、集箱、运输、晾晒、脱粒的分段式收获模式，作业环节多，成本高，且玉米果穗和籽粒的脱水过程受天气和场地的局限大，如不能及时晾晒脱粒，易发生霉变、腐烂、发芽等现象，降低了产量和品质。玉米收获机械技术条件GB/T 21962-2008中规定玉，适于果穗收获的籽粒含水率为25%到35%，总损失率≤4%，籽粒破碎率≤1%；适用于直接脱粒收获的玉米籽粒含水率为15%到25%，籽粒破碎率≤5%，总损失率≤5%，含杂率≤3%。现有脱粒技术下的籽粒直收，玉米的破碎率高，不仅降低玉米的品质，破损的鲜籽粒呼吸作用增强，吸湿性增高，极易引起发热发酵及遭到病霉菌感染。

目前，高湿玉米籽粒脱粒直收成为玉米机械化收获的发展趋势，而籽粒直收的关键环节在于脱粒，脱粒装置作为实现籽粒直收的核心部件，在籽粒直收过程中，脱粒装置对籽粒破碎率、脱净率等作业性能有重要的影响。由于玉米果穗上籽粒之间有相互支撑作用，因此使玉米籽粒较难从芯轴上脱离下来，且随着玉米果穗含水率升高玉米籽粒更加饱满，相互之间的挤压及支撑更甚，导致脱粒更加困难，损伤更大，脱净率更低。

检索可知，申请号为CN201710314781 .5的中国专利文献公开了《一种玉米碎芯脱粒方法》。该方法包括以下步骤：前方输送装置将玉米棒喂入入料斗中；夹持输送辊对玉米棒进行夹持输送，弹性定位器将玉米棒定位到预定位置，使之被夹紧并向下强制输送；碎芯钻将玉米芯部钻碎成条状、块状的籽粒-芯部结合物；揉搓初脱机构对碎芯后的籽粒-芯部结合物进行低速揉搓；柔性脱粒分离机构对物料进行高速柔性打击，使绝大部分玉米脱粒；清选总成对脱粒后的物料进行振动和风力的清选；输送总成将脱净后的玉米籽粒输送到收集装置、未脱净的籽粒输送到所述柔性脱粒分离机构。该技术方案可以实现内脱式玉米脱粒的碎芯工序，但有效碎芯率不高，玉米籽粒损伤仍较多。

仔细分析后发现，导致玉米脱粒后损伤较多的原因有：碎芯过程的夹持机构仅靠弹性辊的弹性变形来适应不同直径的玉米果穗以及同一果穗上不同部位直径的大小差异，无法保持稳定连续的夹持力，难以保证玉米碎芯时稳定，影响碎芯效果；并且周圈划钻与中心麻花钻结合而成的碎芯钻难以适应粗细大小不一的玉米碎芯，会一定程序上伤损伤玉米籽粒；尤其是碎芯后的脱粒过程采用揉搓初脱、柔性脱粒分离等多道机构，增加了玉米籽粒的受损概率。

发明内容

本发明的首要目的在于：针对以上现技术存在的缺点，通过对脱粒机构的改进，提出一种可以显著减小玉米籽粒损伤的高效玉米碎芯脱粒装置，从而为保证玉米脱粒质量提供可靠保障。

本发明进一步的目的在于：通过对碎芯机构的改进，提出一种可以进一步显著减小玉米籽粒损伤的高效玉米碎芯脱粒装置。

为了达到以上首要目的，本发明高效玉米碎芯脱粒装置的基本技术方案由位于机架上部的碎芯机构和位于机架下部的脱粒机构衔接构成；

所述脱粒机构含有承接在碎芯机构分裂锥下方的导料通道，所述导料通道下方是圆弧凹板筛及两端板构成的脱粒腔，所述脱粒腔内装有可旋转的脱粒滚筒，所述凹板筛下装有透风斜导料板，所述导料板下装有风机吹风通道；

所述脱粒滚筒通过轴向间隔的辐板支撑周向间隔分布的副轴，所述副轴上套有间断的脱粒簧，相邻脱粒簧之间装有活套在副轴上的脱粒钉齿。

脱粒作业时，脱粒钉齿随脱粒滚筒的旋转径向向外甩出击打揉搓玉米果穗，并且脱粒钉齿还可压缩脱粒弹簧沿着副轴轴向产生独特的振动位移，从而增加与玉米果穗的接触时间，使其对玉米果穗的击打揉搓“柔性化”，从而避免了多道脱粒、有效减少籽粒高效脱粒时的损伤。

为了达到进一步的目的，所述碎芯机构含有铰支在机架上的前伸左、右铰装板和后伸左、右铰装板，所述前伸左、右铰装板和后伸左、右铰装板的铰接处分别与相应的同步啮合齿轮固连，所述前伸左、右铰装板和后伸左、右铰装板的悬臂端分别与相应的拉簧连接；各铰装板分别支撑主动轴通过浮动轴传动的鞍形辊，从而构成左右成对的前、后两处鞍形辊浮动夹持输送机构；所述浮动夹持输送机构的输出端装有旋转轴线与输送中心线对齐的分裂锥，所述分裂锥的锥体上制有锥螺纹；

当玉米剥皮收获后，玉米果穗由输送槽进入浮动夹持输送机构后，左、右鞍形辊具有自定心作用可以当其直径较小时，拉簧将使左、右鞍形辊间距变小；当其直径较大时，将克服拉簧力撑开左、右鞍形辊使其间距适当变大；在此过程中，同步啮合齿轮可以保证左、右鞍形辊对称开合，并且前后成对的鞍形辊具有稳定的自定心作用，因此无论玉米果穗直径如何变化均可得到前后连续的夹持力，且能保证玉米果穗轴线与分裂锥旋转轴线共线，始终保持平稳送进；之后，分裂锥可以像自攻螺钉那样，相对逆送进方向钻进玉米果穗芯部中央，无论大小均由内朝外撑裂开来；碎芯后的块状玉米果穗由于重力作用下经过导料通道落至脱粒机构，经脱粒滚筒击打、揉搓，实现籽粒果穗分离，分离的籽粒及果穗由重力作用从凹板筛上的通孔掉落至透风斜导料板，在沿斜面继续滑落过程中，密度小的玉米芯果穗及杂余被吹走，而密度大的籽粒则沿着斜导料板滑落后收集，即可完成脱粒并分别收集。

由此可见，本发明集彼此衔接的碎芯与脱粒机构于一体，在玉米脱粒前进行高效碎芯处理，以减少籽粒之间的相互支撑作用、使其更容易从玉米棒上脱粒下来；在良好碎芯之后，配套简捷合理的脱粒机构，有效降低玉米籽粒脱粒损伤，保证了玉米的脱粒质量，为解决高湿玉米低损伤脱粒提供了切实可行的技术途径。

本发明进一步的完善是：所述浮动轴为万向节，所述万向节由下端具有花键的花键轴和上端具有相应花键孔的花键套轴组成；所述万向节的上、下端分别与插装上定位轴下端的上连接套和插装下浮动轴上端的下连接套铰接。

本发明再进一步的完善是：所述前、后支柱的上部之间支撑驱动电机带动的水平主动轴，所述前、后支柱的中部之间固连水平的上、下支撑板，所述上、下支撑板支撑通过伞齿轮副以及过桥传动齿轮副与主动轴传动连接的四根垂向上定位轴，各上定位轴分别通过相应的万向节与支撑在各铰装板上对应的下浮动轴传动连接，各下浮动轴下端分别装有鞍形辊；所述鞍形辊具有中部凹陷的鞍形母线，母线方向间隔分布环形槽且周向间隔分布沿母线方向延伸的间断槽。

本发明仍进一步的完善是：所述导料通道内设有倾斜的导料滑板。

本发明又进一步的完善是：所述脱粒机构的导料通道一端底部安置风机，所述风机的出风口通过风道通往位于透风斜导料板下出料后侧板的风口。

本发明还进一步的完善是：所述前支柱与管柱固连，所述驱动电机同时还通过传动带与支撑于管柱的分裂锥传动连接。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明实施例一的立体结构示意图。

图2是图1实施例的碎芯机构结构示意图。

图3是图2的仰视图。

图4是图2的立体结构示意图。

图5是图2另一个视角（拆去管柱）的立体结构示意图。

图6是图2中浮动夹持输送机构的立体结构示意图。

图7是图2中浮动夹持输送机构合拢状态结构示意图。

图8是图2中浮动夹持输送机构张开状态结构示意图。

图9是图1实施例的脱粒机构立体结构示意图。

图10是图9拆去的导料通道和上护板后的立体结构示意图。

图11是图10拆去脱粒滚筒筒和凹板筛后的立体结构示意图。

图12是图9中脱粒滚筒的立体结构示意图。

图13是图9中凹板筛的立体结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的高效玉米碎芯脱粒装置基本构成如图1所示，包括分别位于机架上部和下部的碎芯机构U和脱粒机构D。其中碎芯机构为两个并联。

碎芯机构U的具体结构如图2至图5所示，包括与机架固连的前、后支柱15、8，前、后支柱15、8的下部分别通过垂向销轴7铰支前伸左、右铰装板6和后伸左、右铰装板3，前伸左、右铰装板6和后伸左、右铰装板3的铰接处分别与相应的同步啮合齿轮2固连，前伸左、右铰装板6和后伸左、右铰装板3的悬臂端分别与相应的拉簧17连接，因此具有相互靠拢的趋势。各铰装板3、6分别支撑主动轴14通过万向节10传动的鞍形辊4。具体而言，前、后支柱15、8的上部之间支撑驱动电机16带动的水平主动轴14，前、后支柱15、8的中部之间固连水平的上、下支撑板9，上、下支撑板9支撑通过伞齿轮副13以及过桥传动齿轮副13’与主动轴14传动连接的四根垂向上定位轴12，具体而言，四根上定位轴12中有两个上端通过伞齿轮副13与主动轴14直接传动连接，另两个则通过上下支撑板9之间的过桥传动齿轮副13’传动，可以实现成对的两个鞍形辊相对旋转，从而保证玉米果穗向前进方向的输送功能；即驱动电机16通过两个伞齿轮副将动力一分为二，再通过两对啮合过桥传动副二分为四，从而将驱动电机的运动分别传到四个万向节。各上定位轴12分别通过相应的万向节10与支撑在各铰装板3、6上对应的下浮动轴11传动连接，各下浮动轴11下端分别装有鞍形辊4；构成左、右成对的前后两处鞍形辊浮动夹持输送机构。图4、图5中20为输送槽。

前支柱15与管柱18固连，驱动电机16同时还通过传动带19与支撑于管柱18的分裂锥1传动连接，分裂锥1的旋转轴线与输送中心线对齐，左右成对的前后两处鞍形辊浮动夹持输送机构能保证玉米果穗长轴轴线与输送中心线对齐，这样就能保证分裂锥的旋转轴线与玉米果穗长轴轴线对齐，即可以保证自动对芯功能。由于本实施例的分裂锥具有良好的自攻性能，因此无需像现有技术那样，必须保证夹持机构具有强有力的输送力和夹持力才能完成碎芯作业。由于分裂锥的自攻功能，同等条件下，本实施例所要求的夹持输送力更小，且可以保证对心准确，使输送更加顺畅，效率更高，且不会损伤籽粒。鞍形辊4参见图6，具有中部凹陷的鞍形母线，母线方向间隔分布环形槽4-2且周向间隔分布沿母线方向延伸的间断槽4-1，因此可以更好地与玉米果穗5贴合夹持，旋转输送更为稳定可靠。具有左、右鞍形辊的浮动夹持输送机构在进行玉米果穗夹持输送时，不仅由于左、右鞍形辊的间距可适应性地浮动变化从而适应玉米果穗直径的改变（参见图7、图8），而且相对于现有技术，该浮动夹持机构集输送和定位于一体、结构更加简单、紧凑、有效，并且由于同步啮合齿轮的作用，使左右成对的鞍形辊从分裂锥轴线处平均的向两侧分开，从而保证分裂锥轴线与玉米果穗轴线一直处于重合状态，有效提高作业效率，极大减少分裂锥分裂果穗时因钻偏而损伤籽粒，彻底避免偏钻导致的无法有效破芯。玉米果穗的上下位置由鞍形辊的圆凹定位，左右位置则由外啮合齿轮使左右鞍形辊从分裂锥轴线同步对称分开保证，向分裂锥方向的前后位移主要取决于鞍形辊的匀速相对旋转送进以及分裂锥的自攻性。玉米果穗的旋转由环形槽保证，分裂锥对玉米果穗碎芯的时候，环形槽能对所夹持的玉米果穗提供与分裂锥相反的平衡力，使玉米不会随着分裂锥旋转，间断槽提供玉米果穗沿输送中心线方向稳定连续输送玉米果穗的推力。此外，夹持输送机构左右对称浮动可以在分裂锥起钻时，形成与玉米果穗自身形状吻合的“<>”形夹持（参见图2），加之鞍形辊本身的贴合夹持形状，从而使玉米果穗十分稳定可靠地被夹持，稳定连续向分裂锥方向输送，并与分裂锥本身的自攻性结合，确保了分裂锥对玉米果穗的分裂性能。

万向联轴结构参见图2，由万向节10的上、下端分别与插装上定位轴12下端的上连接套12-1和插装下浮动轴11上端的下连接套11-1铰接而成，为了增加浮动调节范围，从而对大小差异较大的玉米果穗具有更好的适应性，万向节10由下端具有花键的花键轴10-1和上端具有相应花键孔的花键套轴10-2组成，因此万向节10的长度可以根据鞍形辊的浮动按需改变。

脱粒机构的基本结构如图9至图11所示，含有承接在碎芯机构分裂锥下方的导料通道D-1，在导料通道D-1内设有倾斜的导料滑板，其作用一是引导碎芯后的块状玉米果穗沿脱粒滚筒切向进入脱粒腔，提高脱粒效率；二是避免脱粒腔内的玉米果穗被脱粒滚筒的旋转抛向分裂锥以及夹持输送机构。

导料通道D-1下方是半圆弧形的凹板筛D-2及两端板构成的脱粒腔D-3，脱粒腔D-3的上方盖有护板D-6,内部装有电机D-4通过皮带传动驱动的可旋转脱粒滚筒D-5。凹板筛D-2下装有透风斜导料板D-7，导料板D-7下装有风机D-9的吹风通道D-8。

更具体而言，脱粒滚筒D-5通过轴向间隔的三角形辐板D-5.3支撑周向间隔分布的三根副轴D-5.1，每根副轴D-5.1上套有间断的脱粒簧D-5.4，相邻脱粒簧D-5.4之间装有活套在副轴D-5.1上的脱粒钉齿D-5.2。脱粒作业时，脱粒滚筒的旋转使脱粒钉齿在离心力作用下径向向外甩出；在击打揉搓玉米果穗时，脱粒钉齿不仅以副轴为中心旋转，还可以压缩脱粒弹簧沿着副轴轴向振动位移，增加与玉米果穗的接触时间，使玉米果穗与脱粒钉齿的“硬碰撞”变为“软碰撞”，从而有效减少籽粒的脱粒损伤。安置在脱粒机构导料通道D-1一端底部的风机D-9也由电机D-4通过皮带传动驱动，其出风口通过风道通往位于透风斜导料板D-7下出料后侧板D-10的风口D-11。

当脱粒滚筒旋转时，脱粒钉齿将在离心作用下击打碎芯后在重力落下的玉米，并因轴向具有一定的浮动自由度，将与凹板筛配合，对玉米产生揉搓作用，高效实现籽粒果穗的脱粒分离。由于凹板筛的筛孔孔径大于玉米粒径，因此脱粒后的玉米籽粒及较小玉米芯杂余将落到凹板筛下的透风斜导料板上，较大的块状玉米果穗继续在脱粒腔内进行脱粒作业，直至籽粒完全脱粒。风机吹出的风经风道由下出料后侧板的风口吹向透风斜导料板，使沿斜导料板下滑的玉米芯及杂余因密度小而被吹走，玉米籽粒则因密度大而滑落后被收集，从而完成玉米的脱粒作业。

在此过程中，首先因浮动夹持输送与自攻式分裂锥钻芯有机结合，可以连续、高效、稳定将玉米果穗从内部强力分裂开若干块状，同时避免籽粒损伤；而分裂后的干块状玉米果穗在边缘部位玉米籽粒之间会失去部分支撑，玉米籽粒之间的支撑作用和支撑力会减小，玉米籽粒更容易从芯轴上脱落，因此为低损脱粒创造了理想条件。之后在后续的脱粒作业中，不仅脱粒击打与揉搓结合，而且脱粒钉齿的轴向振动位移使其对玉米果穗的击打揉搓“柔性化”，并合理借助了风选原理，因此高效实现了籽粒果穗的低损脱粒分离。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种高效玉米碎芯脱粒装置，其特征在于：由位于机架上部的碎芯机构和位于机架下部的脱粒机构衔接构成；

所述脱粒机构含有承接在碎芯机构分裂锥下方的导料通道，所述导料通道下方是圆弧凹板筛及两端板构成的脱粒腔，所述脱粒腔内装有可旋转的脱粒滚筒，所述凹板筛下装有透风斜导料板，所述导料板下装有风机吹风通道；

所述脱粒滚筒通过轴向间隔的辐板支撑周向间隔分布的副轴，所述副轴上套有间断的脱粒簧，相邻脱粒簧之间装有活套在副轴上的脱粒钉齿；

所述碎芯机构含有铰支在机架上的前伸左、右铰装板和后伸左、右铰装板，所述前伸左、右铰装板和后伸左、右铰装板的铰接处分别与相应的同步啮合齿轮固连，所述前伸左、右铰装板和后伸左、右铰装板的悬臂端分别与相应的拉簧连接；各铰装板分别支撑主动轴通过浮动轴传动的鞍形辊，从而构成左右成对的前、后两处鞍形辊浮动夹持输送机构；所述浮动夹持输送机构的输出端装有旋转轴线与输送中心线对齐的分裂锥，所述分裂锥的锥体上制有锥螺纹。

2.根据权利要求1所述的高效玉米碎芯脱粒装置，其特征在于：所述浮动轴为万向节，所述万向节由下端具有花键的花键轴和上端具有相应花键孔的花键套轴组成；所述万向节的上、下端分别与插装上定位轴下端的上连接套和插装下浮动轴上端的下连接套铰接。

3.根据权利要求2所述的高效玉米碎芯脱粒装置，其特征在于：所述机架固连前、后支柱，所述前、后支柱的上部之间支撑驱动电机带动的水平主动轴，所述前、后支柱的中部之间固连水平的上、下支撑板，所述上、下支撑板支撑通过伞齿轮副以及过桥传动齿轮副与主动轴传动连接的四根垂向的上定位轴，各上定位轴分别通过相应的万向节与支撑在各铰装板上对应的下浮动轴传动连接，各下浮动轴下端分别装有鞍形辊；所述鞍形辊具有中部凹陷的鞍形母线，母线方向间隔分布环形槽且周向间隔分布沿母线方向延伸的间断槽。

4.根据权利要求3所述的高效玉米碎芯脱粒装置，其特征在于：所述导料通道内设有倾斜的导料滑板。

5.根据权利要求4所述的高效玉米碎芯脱粒装置，其特征在于：所述脱粒机构的导料通道一端底部安置风机，所述风机的出风口通过风道通往位于透风斜导料板下出料后侧板的风口。

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